JP2015031478A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器を曲げる際のフィンの変形を抑え、熱交換器の性能低下を抑える。
【解決手段】熱交換器（30）では、複数の扁平管（33）が上下に配列され、複数のフィン（36）が扁平管（33）の軸方向に配列される。各フィン（36）は、扁平管（33）よりも風下側に突出した風下板部（73）と、隣り合う扁平管（33）の間に一つずつ配置された風上板部（71）とを備える。各フィン（36）には、風下板部（73）に配置された風下側膨出部（51a）と、風下側膨出部（51a）の風上側に配置された第２膨出部（52）と、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）に跨がる補強用膨出部（51b）とが形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、扁平管とフィンとを備えた熱交換器に関するものである。

従来より、扁平管とフィンとを備えた熱交換器が知られている。例えば、特許文献１に開示された熱交換器は、多数の扁平管が上下に配列され、多数の板状のフィンが扁平管の軸方向に一定間隔で配列されている。特許文献１に開示された熱交換器のフィンは、配列された扁平管の間に位置する風上側板部と、扁平管よりも風下側に突出した風下板部とを備えている。

また、特許文献１には、扁平管を曲げることによって熱交換器を平面視でＬ字状に形成することが記載されている。特許文献１の図７に記載されているように、熱交換器をＬ字状に曲げる場合は、フィンの風下板部の縁部にローラが押し当てられ、この状態で熱交換器の端部に力が加えられる。

特開２０１２−１５４４９３号公報

上述したように、熱交換器を曲げる場合には、フィンの風下板部の縁部にローラが押し当てられるため、風下板部の縁部に力が作用する。このため、風下側縁部が倒れるように変形し、隣り合った風下側縁部が互いに接触するおそれがある。隣り合った風下側縁部が互いに接触すると、その部分を空気が通過できなくなるため、熱交換器の性能が低下してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器を曲げる際のフィンの変形を抑え、熱交換器の性能低下を抑えることにある。

第１の発明は、複数の扁平管（33）と、板状に形成されて上記扁平管（33）の軸方向に一定の間隔で配置された複数のフィン（36）とを備える熱交換器を対象とする。そして、上記各フィン（36）は、上記扁平管（33）よりも風下側に突出した一つの風下板部（73）と、該風下板部（73）と一体に形成されて隣り合う上記扁平管（33）の間に一つずつ配置される風上板部（71）とを備え、上記各フィン（36）には、上記風下板部（73）に配置された風下側膨出部（51a）と、該風下側膨出部（51a）の風上側の隣りに配置されて一部分または全体が上記風上板部（71）に形成される風上側膨出部（52）と、隣り合う上記風下側膨出部（51a）と上記風上側膨出部（52）に跨がる補強用膨出部（51b）とが形成されるものである。

第１の発明では、各フィン（36）に一つの風下板部（73）と複数の風上板部（71）とが設けられる。各フィン（36）では、風下板部（73）に風下側膨出部（51a）が配置され、風下側膨出部（51a）の風上側の隣に風上側膨出部（52）が配置され、風下側膨出部（51a）と風上側膨出部（52）に跨がって補強用膨出部（51b）が配置される。

風下側膨出部（51a）の風上側の隣りに配置された風上側膨出部（52）は、その一部分または全体が風上板部（71）に形成される。一方、フィン（36）の風下板部（73）は、その縁部が風下側膨出部（51a）よりも風下側に位置する。このため、フィン（36）における風上側膨出部（52）と風下側膨出部（51a）の間の部分は、風下板部（73）の縁部から比較的離れている。風下板部（73）の縁部に力が作用する場合、その力に起因して風下板部（73）に作用する曲げモーメントは、風下板部（73）の縁部から離れた部分ほど大きくなる。

ここで、フィン（36）における風上側膨出部（52）と風下側膨出部（51a）の間には、曲げ剛性が平坦部分（即ち、膨出部が形成されていない部分）と同程度の部分が形成される。そして、フィン（36）に補強用膨出部（51b）が形成されていない場合、風上側膨出部（52）と風下側膨出部（51a）の間に形成された曲げ剛性の低い部分は、風下板部（73）の一端から他端に亘って連続することになる。従って、この場合に風下板部（73）の縁部に力が作用すると、縁部から離れた風上側膨出部（52）と風下側膨出部（51a）の間の部分で風下板部（73）が折れ曲がり易くなる。

これに対し、第１の発明の各フィン（36）には、風下側膨出部（51a）と風上側膨出部（52）に跨がる補強用膨出部（51b）が形成される。つまり、各フィン（36）では、補強用膨出部（51b）が、風下側膨出部（51a）と風上側膨出部（52）の間の部分を横断するように形成される。このため、フィン（36）における風上側膨出部（52）と風下側膨出部（51a）の間の部分の曲げ剛性は、補強用膨出部（51b）が形成されていない場合に比べて高くなる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記風下側膨出部（51a）は、上記各扁平管（33）の風下側に一つずつ形成されるものである。

第２の発明の熱交換器（30）の各フィン（36）には、各扁平管（33）に対応して風下側膨出部（51a）が一つずつ形成される。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記各風下側膨出部（51a）と、該風下側膨出部（51a）に隣り合う上記風上側膨出部（52）とは、それぞれの一部分が上記フィン（36）の前縁（38）側から見て重なり合い、上記補強用膨出部（51b）は、対応する上記風上側膨出部（52）と上記風下側膨出部（51a）のうち上記フィン（36）の前縁（38）側から見て重なり合う部分に跨がって形成されるものである。

第３の発明のフィン（36）において、隣り合う風下側膨出部（51a）と風上側膨出部（52）に跨がる補強用膨出部（51b）は、対応する風下側膨出部（51a）と風上側膨出部（52）のうちフィン（36）の前縁（38）側（即ち、風上側の縁部側）から見て重なり合う部分に跨がって形成される。

第４の発明は、上記第２又は第３の発明において、上記複数の扁平管（33）は、上下に配列される一方、上記風上側膨出部（52）は、稜線（52c）が上下方向となる形状に形成され、上記各補強用膨出部（51b）は、該補強用膨出部（51b）に対応する上記風上側膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中から、該風上側膨出部（52）と隣り合う上記風下側膨出部（51a）に亘って形成されるものである。

第４の発明のフィン（36）では、扁平管（33）が上下に配列されるため、隣り合う扁平管（33）の間に配置される風上板部（71）も上下に配列される。この発明のフィン（36）に形成された風上側膨出部（52）は、その稜線（52c）が上下方向に延びている。このため、各風上側膨出部（52）では、稜線（52c）の風上側と風下側のそれぞれに傾斜部（52a,52b）が形成される。この発明の補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）から風上側膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中に亘って形成され、風下側膨出部（51a）の稜線（52c）には到達しない。このため、風上側膨出部（52）と補強用膨出部（51b）の境界は、風上側膨出部（52）の膨出方向における高さが、風上側膨出部（52）の稜線（52c）よりも低くなる。

第５の発明は、上記第２又は第３の発明において、上記複数の扁平管（33）は、上下に配列される一方、上記補強用膨出部（51b）は、上記各風下側膨出部（51a）に対応して一つずつ形成され、上記各補強用膨出部（51b）は、該補強用膨出部（51b）に対応する上記風下側膨出部（51a）と、該風下側膨出部（51a）の風上側の上記扁平管（33）の上側に位置する上記風上側膨出部（52）に跨がって形成されるものである。

第５の発明のフィン（36）は、上下に配列された各扁平管（33）の風下側に風下側膨出部（51a）が一つずつ形成される。風上側膨出部（52）は、その一部分または全体が風上板部（71）に形成されている。また、風上板部（71）は、上下に配列された各扁平管（33）の間に一つずつ配置されている。各風下側膨出部（51a）に対応して一つずつ形成された補強用膨出部（51b）は、その風下側膨出部（51a）に隣り合った扁平管（33）の上側に位置する風上側膨出部（52）から風下側膨出部（51a）に亘って形成される。従って、風下側膨出部（51a）と、その風下側膨出部（51a）に隣り合った扁平管（33）の下側に位置する風上側膨出部（52）の間に、補強用膨出部（51b）は設けられない。

第６の発明は、上記第４又は第５の発明において、上記各風上側膨出部（52）は、該風上側膨出部（52）の風上側の傾斜部（52a）だけに伝熱促進用の切り起こし部（62）が形成されるものである。

第６の発明では、フィン（36）の各風上側膨出部（52）に切り起こし部（62）が形成される。各風上側膨出部（52）において、切り起こし部（62）は、風上側の傾斜部（52a）だけに形成され、補強用膨出部（51b）が接続する風下側の膨出部には形成されない。

第７の発明は、上記第１〜第６のいずれか一つの発明において、上記風下側膨出部（51a）は、稜線（51c）が上下方向となる形状に形成され、上記各補強用膨出部（51b）は、該補強用膨出部（51b）に対応する上記風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から、該風下側膨出部（51a）と隣り合う上記風上側膨出部（52）に亘って形成されるものである。

第７の発明のフィン（36）では、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）が上下方向に延びている。このため、各風下側膨出部（51a）では、稜線（51c）の風上側と風下側のそれぞれに傾斜部が形成される。そして、補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から風上側へ向かって延びている。

本発明の熱交換器（30）の各フィン（36）には、風下側膨出部（51a）と風上側膨出部（52）に跨がる補強用膨出部（51b）が形成される。従って、本発明のフィン（36）は、風上側膨出部（52）から風下側膨出部（51a）に亘る領域の曲げ剛性が、補強用膨出部（51b）が形成されていない場合に比べて高くなる。このため、熱交換器（30）を曲げる際にフィン（36）の風下板部（73）の縁部に力が作用しても、風下板部（73）が折れ曲がりにくくなり、隣り合う風下板部（73）同士の間隔が保たれる。従って、本発明によれば、熱交換器（30）を曲げた場合でも、熱交換器（30）の曲がった部分における空気の流通を確保することができ、熱交換器（30）の曲げ加工に起因する性能低下を抑えることができる。

ここで、熱交換器（30）が蒸発器として機能する場合には、空気中の水蒸気が凝縮してフィン（36）の表面に付着することがある。そして、扁平管（33）が上下に配列されている場合、フィン（36）の表面に付着した凝縮水は、風下板部（73）を伝って下方へ流れ落ちる。

一方、上記第４の発明のフィン（36）において、補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）から風上側膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中に亘って形成され、風上側膨出部（52）の稜線（52c）には到達しない。風下板部（73）を伝って流れ落ちてきた凝縮水は、補強用膨出部（51b）を乗り越えて流れる。一方、風上側膨出部（52）と補強用膨出部（51b）の境界は、風上側膨出部（52）の膨出方向における高さが、風上側膨出部（52）の稜線（52c）よりも低くなっている。このため、補強用膨出部（51b）を乗り越えて流れる凝縮水は、風上側膨出部（52）の稜線（52c）よりも風上側に侵入しにくくなる。従って、この発明によれば、フィン（36）に補強用膨出部（51b）を形成した場合でも、凝縮水をスムーズに下方へ流すことが可能となる。

また、上記第６の発明の各風上側膨出部（52）は、風上側の傾斜部（52a）だけに伝熱促進用の切り起こし部（62）が形成され、風下側の傾斜部（52b）に切り起こし部（62）が形成されない。切り起こし部（62）に凝縮水が入り込むと、凝縮水が切り起こし部（62）に保持されて排出されにくくなる。一方、この発明の各風上側膨出部（52）では、凝縮水が流れる風下板部（73）から離れた風上側の傾斜部（52a）だけに切り起こし部（62）が形成される。このため、切り起こし部（62）に保持される凝縮水の量を削減でき、フィン（36）の表面に付着した凝縮水を速やかに排出することが可能となる。

図１は、実施形態１の熱交換器を備えた空気調和機の概略構成を示す冷媒回路図である。 図２は、実施形態１の熱交換器の概略構成を示す正面図である。 図３は、実施形態１の熱交換器の正面を示す一部断面図である。 図４は、実施形態１の熱交換器の正面の一部を拡大して示す断面図である。 図５は、図３のV−V断面の一部を拡大して示す熱交換器の断面図である。 図６は、実施形態１の熱交換器のフィンを示す図であって、(Ａ)はフィンの正面の一部を拡大して示し、(Ｂ)は(Ａ)のVI−VI断面を示し、(Ｃ)は(Ａ)のVII−VII断面を示す。 図７は、曲げ加工を施した実施形態１の熱交換器を示す概略斜視図である。 図８は、実施形態２の熱交換器のフィンの一部を拡大して示す正面図である。 図９は、その他の実施形態の熱交換器のフィンの一部を拡大して示す正面図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。なお、本実施形態の熱交換器（30）は、後述する空気調和機（10）の室外熱交換器（23）を構成している。

―空気調和機―
本実施形態の熱交換器（30）を備えた空気調和機（10）について、図１を参照しながら説明する。

〈空気調和機の構成〉
空気調和機（10）は、室外ユニット（11）及び室内ユニット（12）を備えている。ここで、室外ユニット（11）及び室内ユニット（12）は、液側連絡配管（13）及びガス側連絡配管（14）を介して互いに接続されている。また、空気調和機（10）では、室外ユニット（11）、室内ユニット（12）、液側連絡配管（13）及びガス側連絡配管（14）により冷媒回路（20）が構成されている。

冷媒回路（20）には、圧縮機（21）、四方切換弁（22）、室外熱交換器（23）、膨張弁（24）及び室内熱交換器（25）が設けられている。圧縮機（21）、四方切換弁（22）、室外熱交換器（23）及び膨張弁（24）は、室外ユニット（11）に収容されている。室外ユニット（11）には、室外熱交換器（23）へ室外空気を供給するための室外ファン（15）が設けられている。一方、室内熱交換器（25）は、室内ユニット（12）に収容されている。室内ユニット（12）には、室内熱交換器（25）へ室内空気を供給するための室内ファン（16）が設けられている。

冷媒回路（20）は、冷媒が充填された閉回路である。冷媒回路（20）において、圧縮機（21）は、その吐出側が四方切換弁（22）の第１のポートに接続されていると共に、その吸入側が四方切換弁（22）の第２のポートに接続されている。また、冷媒回路（20）では、四方切換弁（22）の第３のポートから第４のポートへ向かって順に、室外熱交換器（23）、膨張弁（24）及び室内熱交換器（25）が配置されている。

圧縮機（21）は、スクロール型又はロータリ型の全密閉型圧縮機である。四方切換弁（22）は、第１のポートが第３のポートと連通し且つ第２のポートが第４のポートと連通する第１状態（図１に破線で示す状態）と、第１のポートが第４のポートと連通し且つ第２のポートが第３のポートと連通する第２状態（図１に実線で示す状態）とに切り換わる。膨張弁（24）は、いわゆる電子膨張弁である。

室外熱交換器（23）は、室外空気を冷媒と熱交換させる。室外熱交換器（23）は、上述したように、本実施形態の熱交換器（30）により構成されている。一方、室内熱交換器（25）は、室内空気を冷媒と熱交換させる。室内熱交換器（25）は、円管である伝熱管を備えたいわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。

〈空気調和機の冷房運転〉
空気調和機（10）は、冷房運転を行う。ここで、冷房運転中には、四方切換弁（22）が第１状態に設定される。また、冷房運転中には、室外ファン（15）及び室内ファン（16）が運転される。

冷媒回路（20）では、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、四方切換弁（22）を通って室外熱交換器（23）へ流入し、室外空気へ放熱して凝縮する。そして、室外熱交換器（23）から流出した冷媒は、膨張弁（24）を通過する際に膨張してから室内熱交換器（25）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。さらに、室内熱交換器（25）から流出した冷媒は、四方切換弁（22）を通過後に圧縮機（21）へ吸入されて圧縮される。ここで、室内ユニット（12）は、室内熱交換器（25）において冷却された空気を室内へ供給するように構成されている。

〈空気調和機の暖房運転〉
空気調和機（10）は、暖房運転を行う。ここで、暖房運転中には、四方切換弁（22）が第２状態に設定される。また、暖房運転中には、室外ファン（15）及び室内ファン（16）が運転される。

冷媒回路（20）では、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、四方切換弁（22）を通って室内熱交換器（25）へ流入し、室内空気へ放熱して凝縮する。そして、室内熱交換器（25）から流出した冷媒は、膨張弁（24）を通過する際に膨張してから室外熱交換器（23）へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。さらに、室外熱交換器（23）から流出した冷媒は、四方切換弁（22）を通過後に圧縮機（21）へ吸入されて圧縮される。ここで、室内ユニット（12）は、室内熱交換器（25）において加熱された空気を室内へ供給するように構成されている。

〈空気調和機の除霜動作〉
上述したように、暖房運転中には、室外熱交換器（23）が蒸発器として機能する。そして、外気温が低い運転条件では、室外熱交換器（23）における冷媒の蒸発温度が０℃を下回る場合があり、この場合には、室外空気中の水分が霜となって室外熱交換器（23）に付着する。そこで、空気調和機（10）は、例えば、暖房運転の継続時間が所定値（例えば、数十分）に達する毎に、除霜動作を行う。

除霜動作を開始する際には、四方切換弁（22）が第２状態から第１状態へ切り換わり、室外ファン（15）及び室内ファン（16）が停止する。ここで、除霜動作中の冷媒回路（20）では、圧縮機（21）から吐出された高温の冷媒が室外熱交換器（23）へ供給される。そして、室外熱交換器（23）では、その表面に付着した霜が冷媒により暖められて融解する。さらに、室外熱交換器（23）において放熱した冷媒は、膨張弁（24）及び室内熱交換器（25）を順に通過し、その後に圧縮機（21）へ吸入されて圧縮される。ここで、除霜動作が終了すると、暖房運転が再開される。つまり、四方切換弁（22）が第１状態から第２状態へ切り換わり、室外ファン（15）及び室内ファン（16）の運転が再開される。

−熱交換器−
室外熱交換器（23）を構成する熱交換器（30）について、図２〜図７を参照しながら説明する。

〈熱交換器の全体構成〉
図２及び図３に示すように、熱交換器（30）は、第１ヘッダ集合管（31）、第２ヘッダ集合管（32）、複数の扁平管（33）及び複数のフィン（36）を備えている。第１ヘッダ集合管（31）、第２ヘッダ集合管（32）、扁平管（33）及びフィン（36）は、何れもアルミニウム合金製の部材により構成され、互いにロウ付けにより接合されている。

図２及び図３に示すように、熱交換器（30）は、上側の主熱交換領域（1）と、下側の補助熱交換領域（2）とに区分されている。主熱交換領域（1）には、第１主熱交換部（1a）、第２主熱交換部（1b）及び第３主熱交換部（1c）が下から上に向かって順に設けられている。また、補助熱交換領域（2）には、第１補助熱交換部（2a）、第２補助熱交換部（2b）及び第３補助熱交換部（2c）が下から上に向かって順に設けられている。なお、各熱交換領域（1,2）に形成される熱交換部（1a〜1c,2a〜2c）の個数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

第１ヘッダ集合管（31）及び第２ヘッダ集合管（32）は、両端が閉塞された細長い中空円筒状にそれぞれ形成されている。なお、図２及び図３では、熱交換器（30）の左端に第１ヘッダ集合管（31）が起立した状態に設けられ、熱交換器（30）の右端に第２ヘッダ集合管（32）が起立した状態に設けられている。

図３に示すように、フィン（36）は、扁平管（33）の軸方向に一定の間隔で配置されている。つまり、フィン（36）は、扁平管（33）の軸方向と実質的に直交するように配置されている。

熱交換器（30）では、上下に隣り合う一対の扁平管（33）の間の空間が、フィン（36）により複数の通風路（40）に区画されている。そして、熱交換器（30）は、扁平管（33）の流体通路（34）を流れる冷媒を、通風路（40）を流れる空気と熱交換させるように構成されている。

〈ヘッダ集合管〉
図３及び図４に示すように、第１ヘッダ集合管（31）の内部空間は、アルミニウム合金製の仕切板（31a）により上側空間（81）及び下側空間（82）に仕切られている。なお、仕切板（31a）、並びに後述する上側横仕切板（31b）、下側横仕切板（31c）、縦仕切板（31d）、仕切板（32a）、仕切板（32b）、液側接続管（6）及びガス側接続管（7）は、対応する部材の接触部とロウ付けにより接合されている。

上側空間（81）は、主熱交換領域（1）に対応した主連通空間を構成している。上側空間（81）は、主熱交換領域（1）の各主熱交換部（1a〜1c）に設けられた全ての扁平管（33）と連通している。

下側空間（82）は、補助熱交換領域（2）に対応した補助連通空間を構成している。下側空間（82）は、上側横仕切板（31b）と下側横仕切板（31c）と縦仕切板（31d）とによって、第１補助熱交換部（2a）に対応する第１連通室（82a）と、第２補助熱交換部（2b）に対応する第２連通室（82b）と、第３補助熱交換部（2c）に対応する第３連通室（82c）と、第１〜第３連通室（82a〜82c）に連通する混合室（83）とに仕切られている。

図４に示すように、上側横仕切板（31b）には、連通用貫通孔（98a）及びスリット孔（99a）が形成され、下側横仕切板（31c）には、連通用貫通孔（98b）及びスリット孔（99b）が形成され、縦仕切板（31d）には、連通用開口部（96a,96b）及び連通用貫通孔（97）が形成されている。上側横仕切板（31b）及び下側横仕切板（31c）に形成されたスリット孔（99a,99b）には、縦仕切板（31d）が挿入されている。なお、上側横仕切板（31b）、下側横仕切板（31c）、及び縦仕切板（31d）の材質は、アルミニウム合金である。

最も下方に位置する第１連通室（82a）は、第１補助熱交換部（2a）に設けられた全ての扁平管（33）と連通する。第１連通室（82a）の上方に位置する第２連通室（82b）は、第２補助熱交換部（2b）に設けられた全ての扁平管（33）と連通する。最も上方に位置する第３連通室（82c）は、第３補助熱交換部（2c）に設けられた全ての扁平管（33）と連通する。混合室（83）は、下側横仕切板（31c）の連通用貫通孔（98b）を介して第１連通室（82a）と連通し、縦仕切板（31d）の連通用貫通孔（97）を介して第２連通室（82b）と連通し、上側横仕切板（31b）の連通用貫通孔（98a）を介して第３連通室（82c）と連通する。

下側空間（82）の混合室（83）には、アルミニウム合金製の液側接続管（6）の一方端が接続されている。ここで、液側接続管（6）の他方端は、室外熱交換器（23）と膨張弁（24）とを繋ぐ銅製の配管（17）に継手（不図示）を介して接続されている（図１及び図２を参照）。

上側空間（81）には、その上下方向のほぼ中央にアルミニウム合金製のガス側接続管（7）の一方端が接続されている（図３を参照）。ここで、ガス側接続管（7）の他方端は、図１及び図２に示すように、室外熱交換器（23）と四方切換弁（22）の第３のポートとを繋ぐ銅製の配管（18）に継手（不図示）を介して接続されている。

第２ヘッダ集合管（32）の内部空間は、主熱交換領域（1）に対応した主連通空間（91）と、補助熱交換領域（2）に対応した補助連通空間（92）とに区分されている。

主連通空間（91）は、アルミニウム合金製の２枚の仕切板（32a）により第１〜第３部分空間（91a〜91c）に仕切られている。最も下方に位置する第１部分空間（91a）は、第１主熱交換部（1a）に設けられた全ての扁平管（33）と連通し、第１部分空間（91a）の上方に位置する第２部分空間（91b）は、第２主熱交換部（1b）に設けられた全ての扁平管（33）と連通し、最も上方に位置する第３部分空間（91c）は、第３主熱交換部（1c）に設けられた全ての扁平管（33）と連通している。

補助連通空間（92）は、アルミニウム合金製の２枚の仕切板（32b）により第４〜第６部分空間（92a〜92c）に仕切られている。最も下方に位置する第４部分空間（92a）は、第１補助熱交換部（2a）に設けられた全ての扁平管（33）と連通し、第４部分空間（92a）の上方に位置する第５部分空間（92b）は、第２補助熱交換部（2b）に設けられた全ての扁平管（33）と連通し、最も上方に位置する第６部分空間（92c）は、第３補助熱交換部（2c）に設けられた全ての扁平管（33）と連通している。

第２ヘッダ集合管（32）では、第２部分空間（91b）及び第４部分空間（92a）が第１接続用配管（8）を介して互いに接続され、第３部分空間（91c）及び第５部分空間（92b）が第２接続用配管（9）を介して互いに接続され、第１部分空間（91a）及び第６部分空間（92c）が互いに連続している。

従って、熱交換器（30）では、第１主熱交換部（1a）及び第３補助熱交換部（2c）が直列に接続され、第２主熱交換部（1b）及び第１補助熱交換部（2a）が直列に接続され、第３主熱交換部（1c）及び第２補助熱交換部（2b）が直列に接続されている。

〈扁平管〉
図５に示すように、扁平管（33）は、概ね長円形状の横断面を有し、扁平管（33）の軸方向へ延びる複数の流体通路（34）が互いに並行に形成された伝熱管である。熱交換器（30）において、複数の扁平管（33）は、外周面のうち平坦な部分が互いに対向するように一定の間隔で上下に並んで配列されている（図５を参照）。また、各扁平管（33）は、その一方の端部が第１ヘッダ集合管（31）に接続され、その他方の端部が第２ヘッダ集合管（32）に接続されている。

〈フィン〉
フィン（36）は、例えば、金属板をプレス加工することにより形成された縦長の板状フィンである。

図５及び図６に示すように、各フィン（36）には、図中左側の側方に開口してフィン（36）の幅方向（即ち、空気の通過方向）に延びる細長い切り欠き部（45）が、複数の扁平管（33）に対応して複数形成されている。フィン（36）では、複数の切り欠き部（45）がフィン（36）の長手方向（図中上下方向）に一定の間隔で形成され、各切り欠き部（45）に扁平管（33）が一本ずつ差し込まれている。扁平管（33）は、フィン（36）の切り欠き部（45）に差し込まれた状態で、切り欠き部（45）の内縁部とロウ付けにより接合されている。

各フィン（36）は、上下に隣り合う一対の扁平管（33）の間に配置されて扁平管（33）に接触する複数の中間領域（71）と、各中間領域（71）から切り欠き部（45）の開口側（図中左側の風上側）に突出して互いに離間する複数の突出領域（72）と、複数の中間領域（71）の風下側に配置されて全ての中間領域（71）に連続する一つの連結領域（73）とを有している。

各フィン（36）は、互いに連続する中間領域（71）及び突出領域（72）が風上板部を構成し、連結領域（73）が風下板部を構成する。つまり、各フィン（36）は、複数（中間領域（71）と同数）の風上板部と、一つの風下板部とを備えている。また、フィン（36）は、突出領域（72）風上側の縁部が前縁（38）となり、連結領域（73）の風下側の縁部が後縁（39）となっている。

図５及び図６に示すように、各フィン（36）には、第１〜第７の膨出部（51〜57）が複数ずつ形成されている。また、第２〜第４の膨出部（52〜54）には、伝熱促進用の切り起こし部（62〜64）が形成されている。膨出部（51〜57）と切り起こし部（62〜64）は、プレス加工によって形成される。各膨出部（51〜57）は、フィン（36）の材料である板材をその厚さ方向へ膨出するように塑性変形させることによって形成された部分である。各膨出部（51〜57）は、互いに同じ方向へ膨出している。各切り起こし部（62〜64）は、フィン（36）の材料である板材を斜めに切り起こすことによって形成されたルーバー状の部分である。

第１膨出部（51）は、連結領域（73）に形成されている。この第１膨出部（51）は、各切り欠き部（45）の風下側（即ち、各扁平管（33）の風下側）に一つずつ配置されている。つまり、各フィン（36）には、切り欠き部（45）と同数の第１膨出部（51）が形成されている。

第１膨出部（51）は、一つの風下側膨出部（51a）と、一つの補強用膨出部（51b）とによって構成されている。風下側膨出部（51a）は、稜線（51c）が上下に延びる山形状に形成されている。詳しくは後述するが、各風下側膨出部（51a）は、対応する切り欠き部（45）の上側と下側の両方の第２膨出部（52）と隣り合っている。各第１膨出部（51）において、補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から風上側へ向かって延びるように形成されている。詳しくは後述するが、各第１膨出部（51）において、補強用膨出部（51b）は、切り欠き部（45）の上側の第２膨出部（52）と風下側膨出部（51a）に跨がって形成される。

フィン（36）の連結領域（73）には、第１膨出部（51）に加えて、一つの導水用リブ（49）と、複数の第１スペーサ部（47）とが形成されている。導水用リブ（49）は、フィン（36）の後縁（39）に沿って直線状に延びる断面が逆Ｖ字状の部分である。導水用リブ（49）は、第１膨出部（51）よりも風下側に配置される。第１スペーサ部（47）は、隣り合う第１膨出部（51）の間に一つずつ配置される。第１スペーサ部（47）は、フィン本体（36a）を切り起こして形成された略台形状の小片である（図６(Ｃ)を参照）。第１スペーサ部（47）は、隣のフィン（36）に当接することによって、隣り合うフィン（36）同士の間隔を保持するための部分である。

第２膨出部（52）は、各中間領域（71）に一つずつ形成されている。この第２膨出部（52）は、中間領域（71）と連結領域（73）に跨がって形成されている。つまり、各第２膨出部（52）は、その一部分が中間領域（71）に配置され、残りの部分が連結領域（73）に配置される。第２膨出部（52）は、稜線（52c）が上下に延びる山形状（あるいは、寄せ棟屋根のような形状）に形成されている。

第２膨出部（52）は、稜線（52c）の風上側と風下側の両方に傾斜部（52a,52b）が形成される。また、第２膨出部（52）は、風上側の傾斜部（52a）だけに切り起こし部（62）が形成されている。つまり、風下側の傾斜部（52b）に切り起こし部は形成されない。

上述したように、各第１膨出部（51）の風下側膨出部（51a）は、対応する切り欠き部（45）の上側と下側の両方の第２膨出部（52）と隣り合っている。つまり、フィン（36）の前縁（38）側から見た場合、第１膨出部（51）の風下側膨出部（51a）は、その上部が切り欠き部（45）の上側の第２膨出部（52）と重なり合い、その下部が切り欠き部（45）の下側の第２膨出部（52）と重なり合う。

また、上述したように、各第１膨出部（51）の補強用膨出部（51b）は、切り欠き部（45）の上側の第２膨出部（52）と風下側膨出部（51a）に跨がって形成される。つまり、切り欠き部（45）の下側の第２膨出部（52）と風下側膨出部（51a）の間には、補強用膨出部（51b）が形成されない。

また、各第１膨出部（51）の補強用膨出部（51b）は、隣り合う第２膨出部（52）と風下側膨出部（51a）のうちフィン（36）の前縁（38）側から見て重なり合う部分に跨がって形成される。この補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から、第２膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中に亘って形成され、連結領域（73）を横断する方向に延びている。

第３膨出部（53）、第４膨出部（54）、及び第５膨出部（55）は、各中間領域（71）に一つずつ形成されている。これらの膨出部（53〜55）は、それぞれの稜線が上下に延びる山形状（あるいは、寄せ棟屋根のような形状）に形成されている。第３膨出部（53）は、第２膨出部（52）の風上側に配置され、第２膨出部（52）に隣接している。第４膨出部（54）は、第３膨出部（53）の風上側に配置され、第３膨出部（53）に隣接している。第５膨出部（55）は、第４膨出部（54）の風上側に配置され、第４膨出部（54）に隣接している。

第３膨出部（53）は、風上側の傾斜部と風下側の傾斜部の両方に切り起こし部（63）が形成されている。一方、第４膨出部（54）は、風下側の傾斜部だけに切り起こし部（64）が形成されている。

フィン（36）の各突出領域（72）には、第２スペーサ部（48）が一つずつ形成されている。第２スペーサ部（48）は、フィン本体（36a）を切り起こして形成された略台形状の小片である（図６(Ｃ)を参照）。第２スペーサ部（48）は、隣のフィン（36）に当接することによって、隣り合うフィン（36）同士の間隔を保持するための部分である。

第６膨出部（56）は、各突出領域（72）に一つずつ形成されている。第６膨出部（56）は、突出領域（72）と中間領域（71）に跨がって形成され、第５膨出部（55）に隣接している。第６膨出部（56）は、平面視で第２スペーサ部（48）を囲むコ字状（逆Ｃ字状）に形成されている。つまり、第６膨出部（56）は、稜線が平面視でコ字状となる山形状に形成されている。

第７膨出部（57）は、第５膨出部（55）と第６膨出部（56）に跨がって形成されている。第７膨出部（57）は、稜線が上下に延びる山形状に形成されている。第７膨出部（57）の稜線は、第５膨出部（55）の稜線と実質的に平行である。第７膨出部（57）の上下方向の長さは、第５膨出部（55）及び第６膨出部（56）の上下方向の長さよりも短い。

−熱交換器の曲げ加工時におけるフィンの変形−
図７に示すように、本実施形態の熱交換器（30）は、Ｌ字状に曲げられた状態で室外ユニット（11）に収容される。熱交換器（30）をＬ字状に曲げる際には、フィン（36）の後縁（39）にローラを押し当てた状態で、熱交換器（30）の端部（具体的には、一方のヘッダ集合管）に力が加えられる。

熱交換器（30）を曲げる際に、フィン（36）の後縁（39）にローラが押し当てられると、フィン（36）には、その連結領域（73）を横方向（即ち、フィン（36）の配列方向）に倒そうとする力が作用する。連結領域（73）が力を受けて倒れると、隣り合ったフィン（36）の連結領域（73）が互いに接触するおそれがある。そして、隣り合ったフィン（36）の連結領域（73）が接触すると、熱交換器（30）のうち湾曲した領域を空気が通過できなくなり、熱交換器（30）の性能低下を招く恐れがある。

ここで、仮に本実施形態のフィン（36）に補強用膨出部（51b）が形成されていなかったとすると、この場合には、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間に平坦な領域が形成され、更には、この平坦な領域がフィン（36）の上端から下端にまで連続する。風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間の平坦な領域は、フィン（36）の後縁（39）から比較的離れている。一方、フィン（36）の連結領域（73）に作用する曲げモーメントは、フィン（36）の後縁（39）から離れた場所ほど大きくなる。このため、フィン（36）の後縁（39）から離れた位置に曲げ剛性の低い平坦な領域が形成されていると、熱交換器（30）を曲げる際には、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間の平坦な領域においてフィン（36）の連結領域（73）が曲がりやすくなる。

これに対し、本実施形態のフィン（36）では、隣り合う風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）に跨がって補強用膨出部（51b）が形成されている。つまり、この補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間の平坦領域（75）を横断するように形成されている。従って、補強用膨出部（51b）を形成しない場合に比べると、本実施形態のフィン（36）では、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間の領域の曲げ剛性が高くなり、熱交換器（30）を曲げる際にフィン（36）の連結領域（73）が倒れにくくなる。その結果、隣り合うフィン（36）の連結領域（73）が互いに接触するのを回避でき、熱交換器（30）のうち湾曲した領域における空気の流通を確保できるため、熱交換器（30）の性能低下が抑えられる。

−ドレン水の流れ−
上述したように、空気調和機（10）は、暖房運転中に除霜動作を間欠的に行う。除霜動作中には、熱交換器（30）のフィン（36）に付着した霜が融解してドレン水となる。フィン（36）の表面で生じたドレン水は、フィン（36）の連結領域（73）を伝って下方へ流れ落ちてゆく。

一方、本実施形態のフィン（36）において、各第１膨出部（51）は、対応する切り欠き部（45）の上側の第２膨出部（52）から風下側膨出部（51a）に亘って補強用膨出部（51b）が形成されており、対応する切り欠き部（45）の下側の第２膨出部（52）から風下側膨出部（51a）に亘って補強用膨出部（51b）は形成されていない。そして、本実施形態のフィン（36）では、各第１膨出部（51）の風下側膨出部（51a）と、その第１膨出部（51）が対応する切り欠き部（45）の下側の第２膨出部（52）との間に、平坦領域（75）が形成される。

このため、フィン（36）の連結領域（73）の風上寄りの部分を伝って流れるドレン水は、図６(Ａ)に破線の矢印で示すように、その多くが風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間の平坦領域（75）を通って流れ落ちる。その結果、第２膨出部（52）の稜線（52c）を乗り越えて切り起こし部（62）に到達するドレン水の量が抑えられ、切り起こし部（62）に保持されるドレン水の量を抑えることができるため、生成したドレン水は速やかに下方へ排出されてゆく。

また、本実施形態のフィン（36）では、補強用膨出部（51b）が、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から、第２膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中に亘って形成される。つまり、補強用膨出部（51b）の風上側の端部は、フィン（36）の厚さ方向（即ち、補強用膨出部（51b）及び第２膨出部（52）の膨出方向）の高さが、第２膨出部（52）の稜線（52c）よりも低くなる。

このため、フィン（36）の連結領域（73）の風上寄りの部分を伝って流れるドレン水は、図６(Ａ)に破線の矢印で示すように、その大半が第２膨出部（52）の稜線（52c）を乗り越えることなく下方へ流れ落ちてゆく。従って、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間の平坦領域（75）を横断するように補強用膨出部（51b）を形成した場合でも、ドレン水は、第２膨出部（52）よりも風上側へ入り込むことなく、スムーズに下方へ排出される。

−実施形態１の効果−
本実施形態の熱交換器（30）の各フィン（36）では、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間の平坦領域（75）を横断するように補強用膨出部（51b）が形成されている。このため、フィン（36）の連結領域（73）の曲げ剛性が高くなり、熱交換器（30）を曲げる際にフィン（36）の後縁（39）に力が作用してもフィン（36）の連結領域（73）が倒れにくくなる。従って、本実施形態によれば、隣り合うフィン（36）の連結領域（73）が互いに接触するのを回避でき、熱交換器（30）のうち湾曲した領域における空気の流通を確保して熱交換器（30）の性能低下を抑えることができる。

また、本実施形態の熱交換器（30）の各フィン（36）では、各第１膨出部（51）の風下側膨出部（51a）と、その第１膨出部（51）が対応する切り欠き部（45）の下側の第２膨出部（52）との間に、平坦領域（75）が形成される。更に、本実施形態の熱交換器（30）の各フィン（36）では、補強用膨出部（51b）が、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から、第２膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中に亘って形成される。このため、各フィン（36）に風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）に跨がる補強用膨出部（51b）を形成した場合でも、空気調和機（10）の除霜動作中にフィン（36）の連結領域（73）を伝って流れるドレン水を速やかに下方へ排出することができる。

また、本実施形態の熱交換器（30）の各フィン（36）において、各第１膨出部（51）の風下側膨出部（51a）は、フィン（36）の前縁（38）側から見て、上側の第２膨出部（52）と下側の第２膨出部（52）の両方と重なり合っている。このため、本実施形態によれば、風下側膨出部（51a）の上下方向の長さを充分に確保することができる。その結果、フィン（36）の前縁（38）側から見て風下側膨出部（51a）が第２膨出部（52）と重なり合わない場合に比べて、フィン（36）に風下側膨出部（51a）を形成することによる伝熱促進効果と剛性向上効果を増大させることができる。

また、本実施形態の熱交換器（30）のフィン（36）に形成された各第１膨出部（51）において、補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から風上側へ向かって延びるように形成されている。つまり、補強用膨出部（51b）と風下側膨出部（51a）は、一つの稜線（51c）を共有している。従って、本実施形態によれば、補強用膨出部（51b）と風下側膨出部（51a）が個別に稜線を有する場合に比べて、風下側膨出部（51a）の形状を簡素化でき、フィン（36）の加工が容易となる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態の熱交換器（30）は、実施形態１の熱交換器（30）のフィン（36）を変更したものである。ここでは、本実施形態の熱交換器（30）について、実施形態１の熱交換器（30）と異なる点を説明する。

図８に示すように、本実施形態のフィン（36）では、各第１膨出部（51）が、一つの風下側膨出部（51a）と、二つの補強用膨出部（51b,51d）とによって構成される。第１の補強用膨出部（51b）は、実施形態１の補強用膨出部（51b）と同様に、切り欠き部（45）の上側の第２膨出部（52）と風下側膨出部（51a）に跨がって形成される。一方、第２の補強用膨出部（51d）は、切り欠き部（45）の下側の第２膨出部（52）と風下側膨出部（51a）に跨がって形成される。この第２の補強用膨出部（51d）は、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から、第２膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中に亘って形成され、連結領域（73）を横断する方向に延びている。

本実施形態のフィン（36）の各第１膨出部（51）では、一つの風下側膨出部（51a）に対応して、二つの補強用膨出部（51b,51d）が設けられる。このため、各フィン（36）に形成される補強用膨出部（51b,51d）の数が、実施形態１に比べて多くなる。従って、本実施形態によれば、補強用膨出部（51b,51d）の数を増やすことによってフィン（36）の連結領域（73）の曲げ剛性を一層高めることができ、熱交換器（30）を曲げる際のフィン（36）の変形を一層低減することができる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態の熱交換器（30）のフィン（36）は、第２膨出部（52）が中間領域（71）と連結領域（73）に跨がって形成されているが、この第２膨出部（52）は、その全体が中間領域（71）に形成されていてもよい。

本変形例のフィン（36）について、図９を参照しながら説明する。図９は、実施形態１のフィン（36）に本変形例を適用したものを示す。

本変形例のフィン（36）は、第２膨出部（52）の全体が中間領域（71）に形成されている。本変形例のフィン（36）においても、補強用膨出部（51b）は、風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から、第２膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中に亘って形成され、連結領域（73）を横断する方向に延びている。つまり、本変形例の補強用膨出部（51b）は、中間領域（71）と連結領域（73）に跨がって形成されている。

本実施形態のフィン（36）では、風下側膨出部（51a）と第２膨出部（52）の間に形成される平坦領域（75）の幅が、実施形態１のフィン（36）に比べて広くなる。このため、フィン（36）の表面で生じるドレン水の量が比較的多い状況でも、生成したドレン水が平坦領域（75）を伝って確実に流れ落ちてゆく。従って、本実施形態によれば、平坦領域（75）の幅を確保することによって、ドレン水の排水性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明は扁平管とフィンとを備えた熱交換器について有用である。

30 熱交換器
33 扁平管
36 フィン
38 前縁
51a 風下側膨出部
51b 補強用膨出部
52 第２膨出部（風上側膨出部）
52a 風上側の傾斜部
52b 風下側の傾斜部
52c 稜線
62 切り起こし部
71 中間領域（風上板部）
73 連結領域（風下板部）

Claims (7)

1. 複数の扁平管（33）と、板状に形成されて上記扁平管（33）の軸方向に一定の間隔で配置された複数のフィン（36）とを備える熱交換器であって、
   上記各フィン（36）は、上記扁平管（33）よりも風下側に突出した一つの風下板部（73）と、該風下板部（73）と一体に形成されて隣り合う上記扁平管（33）の間に一つずつ配置される風上板部（71）とを備え、
   上記各フィン（36）には、
   上記風下板部（73）に配置された風下側膨出部（51a）と、
   該風下側膨出部（51a）の風上側の隣りに配置されて一部分または全体が上記風上板部（71）に形成される風上側膨出部（52）と、
   隣り合う上記風下側膨出部（51a）と上記風上側膨出部（52）に跨がる補強用膨出部（51b）とが形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１において、
   上記風下側膨出部（51a）は、上記各扁平管（33）の風下側に一つずつ形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
3. 請求項２において、
   上記各風下側膨出部（51a）と、該風下側膨出部（51a）に隣り合う上記風上側膨出部（52）とは、それぞれの一部分が上記フィン（36）の前縁（38）側から見て重なり合い、
   上記補強用膨出部（51b）は、対応する上記風上側膨出部（52）と上記風下側膨出部（51a）のうち上記フィン（36）の前縁（38）側から見て重なり合う部分に跨がって形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
4. 請求項２又は３において、
   上記複数の扁平管（33）は、上下に配列される一方、
   上記風上側膨出部（52）は、稜線（52c）が上下方向となる形状に形成され、
   上記各補強用膨出部（51b）は、該補強用膨出部（51b）に対応する上記風上側膨出部（52）の風下側の傾斜部（52b）の途中から、該風上側膨出部（52）と隣り合う上記風下側膨出部（51a）に亘って形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
5. 請求項２又は３において、
   上記複数の扁平管（33）は、上下に配列される一方、
   上記補強用膨出部（51b）は、上記各風下側膨出部（51a）に対応して一つずつ形成され、
   上記各補強用膨出部（51b）は、該補強用膨出部（51b）に対応する上記風下側膨出部（51a）と、該風下側膨出部（51a）の風上側の上記扁平管（33）の上側に位置する上記風上側膨出部（52）に跨がって形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
6. 請求項４又は５において、
   上記各風上側膨出部（52）は、該風上側膨出部（52）の風上側の傾斜部（52a）だけに伝熱促進用の切り起こし部（62）が形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
   上記風下側膨出部（51a）は、稜線（51c）が上下方向となる形状に形成され、
   上記各補強用膨出部（51b）は、該補強用膨出部（51b）に対応する上記風下側膨出部（51a）の稜線（51c）から、該風下側膨出部（51a）と隣り合う上記風上側膨出部（52）に亘って形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。

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